高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 弹性碰撞和非弹性碰撞课前预习课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 弹性碰撞和非弹性碰撞课前预习课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了两球心，这条直线，-v1等内容，欢迎下载使用。

基础落实·必备知识全过关
一、碰撞的分类1.弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞:系统在碰撞前后动能　　　　。 　　　　　　　作用力大、时间极短、动量变化明显(2)非弹性碰撞:系统在碰撞后动能　　　　。 (3)完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体或碰后具有共同速度,这种碰撞动能损失最大。2.正碰(对心碰撞或一维碰撞)两个小球相碰,碰撞之前球的运动速度与　　　　　的连线在同一条直线上,碰撞之后两个球的速度仍会沿着　　　　　　　。 
【要点提示】 要能在实际问题中分清楚碰撞的类型。
二、弹性碰撞的实例分析 　　一动碰一静模型1.两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则碰撞过程遵从动量守恒定律,有m1v1=　　　　　　　　　　。　　　　　 应理解为机械能守恒 弹性碰撞中没有动能损失,有 =　　　　　　　　　　　,碰后两球速度分别为v1'=　　　　　　,v2'=　　　　　　　。 2.若m1=m2,v1≠0,v2=0,则v1'=　　　　,v2'=　　　　,即两者碰后交换速度。
m1v1'+m2v2'
3.若m1≫m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v1'=　　　　,v2'=　　　　。表明m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去。 4.若m1≪m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v1'=　　　　,v2'=0。表明m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止。 
情境链接两刚性摆球碰撞时的情境如图所示,两球质量相等,将一球拉到某位置释放,发生碰撞后,入射球静止,被碰球上升到与入射球释放时同样的高度,说明了什么?
提示 说明该碰撞过程中机械能不变。
教材拓展试证明:任何两个质量相等的物体以各种不同的速度做弹性正碰时,都将交换速度(包括速度大小和方向)。
易错辨析(1)发生碰撞的两个物体的运动方向一定都发生变化。(　　)(2)发生碰撞的两个物体,动量是守恒的。(　　)(3)发生碰撞的两个物体,机械能一定是守恒的。(　　)(4)碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损失是最大的。(　)(5)两球发生弹性正碰时,碰后交换速度。(　　)
发生碰撞的两个物体动量守恒,即动量的变化大小相等、方向相反,但运动方向不一定都发生变化,如碰后粘在一起。
只有弹性碰撞机械能一定守恒。
质量相等的两球发生弹性正碰时,碰后交换速度。
重难探究·能力素养全提升
探究点一　对碰撞问题的认识和理解
打台球时,质量相等的母球与目标球发生碰撞,两个球一定交换速度吗?
提示 不一定。质量相等的两个物体发生一维弹性碰撞时,若系统的总动量守恒,总动能守恒,则会交换速度;若动能有损失,则不会交换速度。
1.对碰撞的广义理解物理学所研究的碰撞,包括的范围很广,只要通过短时间作用,物体的动量发生了明显的变化,都可视为碰撞。例如:两个小球的撞击,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直,铁锤打击钉子,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等均可视为碰撞问题。需注意的是必须将发生碰撞的双方(如两小球、子弹和木块、铁锤和钉子、中子和原子核等)包括在同一个系统中,才能对该系统应用动量守恒定律。
2.碰撞过程的五个特点(1)时间特点:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大。(3)动量的特点:系统的内力远远大于外力,所以系统即使所受外力的矢量和不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒。(4)位移特点:碰撞过程时间极短,在物体发生碰撞瞬间,可忽略物体的位移,认为物体在碰撞前后仍在原位置。(5)能量特点:碰撞前总动能Ek与碰撞后总动能Ek'满足Ek≥Ek'。
3.碰撞的规律(1)碰撞的种类及遵循的规律
(2)特殊的弹性碰撞——运动物体碰静止物体
【例题1】 (2024江西九江高二期末)在光滑水平面上,一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球发生正碰,则碰撞后B球的速度大小可能是(　　)A.v
对点演练1.(多选)(2024湖南张家界高二期末)如图所示,两个物体1和2在光滑水平面上以相同动能相向运动,它们的质量分别为m1和m2,且m1解析 物体的动能 ,已知两物体动能Ek相等,又知m1v2,p1探究点二　碰撞的可能性判断
甲、乙两铁球质量分别是m1=1 kg、m2=2 kg,在光滑平面上沿同一直线运动,速度分别是v1=6 m/s、v2=2 m/s。甲追上乙发生正碰后两物体的速度有没有可能是v1'=-4 m/s,v2'=7 m/s或v1'=4 m/s,v2'=3 m/s?
提示 两种情况都满足动量守恒,但第一种情况总的动能增加了,而碰撞不是爆炸,动能不可能增加;第二种情况,碰撞后甲球的速度大于被撞的乙球的速度,这也不可能。
碰撞问题遵循的三个原则(1)系统动量守恒,即p1+p2=p1'+p2'。(3)速度要合理:①碰前两物体同向,即v后>v前,碰后原来在前面的物体速度一定增大,且v前'≥v后'。②两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
【例题2】 (多选)(2024湖南株洲高二月考)如图所示,在光滑的水平面上,有A、B两个小球,A球的动量为10 kg·m/s,B球的动量为12 kg·m/s。A球追上B球并相碰,碰撞后,A球的动量变为8 kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.0.5
方法技巧　分析碰撞可能性问题的思路(1)对一个给定的碰撞问题,首先要看动量是否守恒,再看总机械能是否守恒。(2)注意碰后的速度关系是否合理。
对点演练2.(多选)(2024河南安阳高二期末)质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量pA=9 kg·m/s,B球的动量pB=3 kg·m/s,当A追上B时发生正碰,则碰后A、B两球的动量可能值是(　　)A.pA'=6 kg·m/s,pB'=6 kg·m/sB.pA'=4 kg·m/s,pB'=6 kg·m/sC.pA'=-6 kg·m/s,pB'=18 kg·m/sD.pA'=4 kg·m/s,pB'=8 kg·m/s
学以致用·随堂检测全达标
1.(对碰撞问题的认识和理解)(多选)(2024安徽淮北高二月考)如图所示,小球A的质量为mA=5 kg,动量大小为pA=4 kg·m/s,小球A水平向右运动,与静止的小球B发生弹性碰撞,碰后小球A的动量大小为pA'=1 kg·m/s,方向水平向右,则(　　)A.碰后小球B的动量大小为pB=3 kg·m/sB.碰后小球B的动量大小为pB=5 kg·m/sC.小球B的质量为15 kgD.小球B的质量为3 kg
解析 规定向右为正方向,碰撞过程中A、B两球组成的系统动量守恒,所以有pA=pA'+pB,解得pB=3 kg·m/s,A正确,B错误;由于是弹性碰撞,所以没有机
2.(对碰撞问题的认识和理解)(2024山东滨州高二月考)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动,甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间变化的图像如图中实线所示。已知甲的质量为1 kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为(　　)A.3 JB.4 JC.5 JD.6 J
解析 根据图像,碰撞前甲、乙的速度分别为v甲=5.0 m/s,v乙=1.0 m/s,碰撞后甲、乙的速度分别为v甲'=-1.0 m/s,v乙'=2.0 m/s。碰撞过程中由动量守恒定律得m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲'+m乙v乙',碰撞过程损失的机械能
3.(碰撞的可能性判断)(2024山东日照高二月考)甲、乙两铁球质量分别是m1=1 kg、m2=2 kg,在光滑水平面上沿同一直线运动,速度分别是v1=6 m/s、v2=2 m/s。甲追上乙发生正碰后两铁球的速度有可能是(　　) A.v1'=7 m/s,v2'=1.5 m/sB.v1'=2 m/s,v2'=4 m/sC.v1'=3.5 m/s,v2'=3 m/sD.v1'=4 m/s,v2'=3 m/s
解析 选项A和B均满足动量守恒条件,但选项A碰后甲球速度大于乙球速度而且碰后总动能大于碰前总动能,选项A错误,B正确;选项C不满足动量守恒条件,错误;选项D满足动量守恒条件,且碰后总动能小于碰前总动能,但碰后甲球速度大于乙球速度,不合理,选项D错误。
4.(碰撞的可能性判断)(多选)(2024江西九江月考)质量为m1的物块在光滑水平面上与质量为m2的物块发生正碰,已知碰撞前两物块动量相同,碰撞后质量为m1的物块恰好静止,则两者质量之比 可能为(　　)A.1B.2C.3D.4
解析 设碰前两个物体的动量都为p,碰后质量为m2的物块的速度为v,由动量守恒定律得2p=m2v,由能量守恒定律可知,碰前系统的动能大于或等于
5.(对碰撞问题的认识和理解)(2024山东济宁高二月考)质量分别为300 g和200 g的甲、乙两个物体在光滑的水平面上相向运动,速度分别为50 cm/s和100 cm/s。(1)如果两物体碰撞并粘在一起,求它们共同运动的速度大小;(2)在(1)的情况下求碰撞后损失的动能。
解析 (1)设甲物体的初始运动方向为正方向,甲物体的速度v1=50 cm/s=0.5 m/s乙物体的速度v2=-100 cm/s=-1 m/s两物体碰撞后粘在一起的共同速度为v由动量守恒定律得m1v1+m2v2=(m1+m2)v代入数据解得v=-0.1 m/s,故它们共同运动的速度大小为0.1 m/s,方向与甲物体的初始运动方向相反。